JP2005345123A - 表面倣い測定装置、表面倣い測定方法、表面倣い測定プログラムおよび記録媒体 - Google Patents
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Abstract
【課題】 被測定物表面の状態に応じて倣い速度やサンプリングピッチなどの測定条件を適切に調整できる表面倣い測定装置等を提供する。
【解決手段】 倣い走査中に取得した測定データから走査地点の曲率半径を算出する曲率半径算出手段543と、算出された曲率半径に応じて倣いプローブの進行速度を決定する進行速度決定部544と、算出された曲率半径に基づいてサンプリングピッチを決定するサンプリングピッチ決定部546と、を備える。
【選択図】 図8
Description
例えば、三次元測定機を利用した測定システムは、倣いプローブを移動させる三次元測定機と、手動操作するジョイスティックと、三次元測定機の動作を制御するモーションコントローラと、モーションコントローラを介して三次元測定機を動作させるとともに三次元測定機によって取得された測定データを処理して被測定物の寸法や形状などを求めるホストコンピュータと、を備えて構成されている。なお、倣いプローブの進行速度や測定データのサンプリングピッチなどは予めホストコンピュータに設定入力される。
このような構成において、モーションコントローラおよびホストコンピュータの制御により倣いプローブが被測定物表面を設定された進行速度で倣い走査し、所定のサンプリングピッチで測定データが取得される。この測定データから被測定物の形状解析が行われる。
そして、倣い測定を制御する測定パラメータや制御パラメータが被測定物表面の状態に応じて適切に決定あるいは調整される。
ここで、測定パラメータとしては、倣いプローブを進行させる進行速度や測定データを所定時間間隔あるいは所定距離間隔で取得するサンプリングピッチなどの各種パラメータが含まれてもよい。また制御パラメータとしては倣い制御パラメータとサーボ制御パラメータが含まれてもよく、倣い制御パラメータには倣いベクトル指令部において倣いベクトルを生成する際に倣い制御の追従性を決定する倣い制御ゲインが含まれてもよく、サーボ制御パラメータには駆動制御手段のサーボ制御ループにおける位置ループゲインや速度ループゲインなどのサーボ制御ゲイン、位相進みや位相遅れなどの位相補償要素あるいはフィードフォワード補償要素などが含まれてもよい。
また、例えば、被測定物表面の凹凸が大きければ、測定開始時に決定された標準のサンプリングピッチ、あるいはその後に調整されたサンプリングピッチが狭く調整され、被測定物表面の凹凸が小さければ、同様にサンプリングピッチが広く決定あるいは調整される。このように、被測定物表面の状態に応じてサンプリングピッチが決定あるいは調整されれば、形状解析に際して測定データが少なすぎて正確な形状解析ができないという事態を避けることができる。また、過剰に測定データを取得することもないので、適切な時間で倣い測定を実行することができ、測定時間が短縮される。
なお、このサンプリングピッチは、倣いプローブが進行する所定距離間隔でも、あるいは所定時間間隔のいずれでも良く、被測定物の表面状態や測定データの解析内容に基づいて任意に決定あるいは変更しても良い。
また、倣い制御パラメータとして高さ方向や押込方向など複数のパラメータを有する場合は、個別にパラメータを決定あるいは調整しても良く、全パラメータについて共通的に決定あるいは調整しても良い。
ここで、サーボとは狭義には位置または角度のフィードバックによるクローズドループ制御を指すが、本発明では、必ずしもクローズドループ制御でなくとも良く、例えばパルスモータなどを用いたオープンループ制御などであっても本発明の実施には問題がない。従って、所定精度での位置制御を行える系のパラメータをサーボ制御パラメータと称する。
ここで、表面方向変化率とは、倣いプローブが被測定物表面方向に進行した際に、被測定物表面の凹部では倣いプローブは下降方向(負の角度)に進み、凸部では倣いプローブは上昇方向(正の角度)に進むが、この時の進行方向角度の変化率をいい、表面方向変化率が大きい箇所の例としては被測定物のエッジ部(鋭角部)などがあり、表面方向変化率が小さい箇所の例としては被測定物の平坦部などがある。表面方向が連続的に一角度方向に変化する特殊なケースでは、被測定物表面は湾曲する曲面であると推定してその曲率半径を求め、この曲率半径によって、その被測定物表面の表面状態を代表することができる。
粗さやうねりを含む表面性状によって被測定物表面の表面状態を代表する場合は、粗さやうねりに用いられる各種の粗さ/うねりパラメータを用いることができる。
このように走査地点における曲率半径に基づいて進行速度が時々刻々と調整されれば常に適切な進行速度となり、例えば、被測定物表面の湾曲が大きいところでも押込超過や被測定物表面からの離脱といったエラーが生じにくくなり、また、被測定物表面の湾曲が小さいところでは高速で進行できるので短い時間で測定を行うことができる。
あるいは、各パラメータは、表面状態との対応関係が関数関係として定義されても良い。
ここで切替える測定モードには特に制限はなく、手動パラメータ修正の他、倣いモードの切替え、測定子の交換、倣いプローブの交換、傾きや回転などのワーク載置姿勢の変更、温度などの表面倣い測定装置設置環境の変更、更には所定時間の測定中断など、いかなる測定モード切替でも良い。また、測定モード切替は、被測定物の表面状態に対する測定パラメータや制御パラメータの対応関係を変更するものでもよく、さらに限界位置偏差や基準位置自体を修正して最適な値を決定する内部的な処理でもよい。また、これらの測定モード切替は自動処理、手動処理の別を問わない。要は、測定精度や測定所要時間などの測定性能を改善するための切替えであれば良い。
倣いプローブが押込超過や離脱の状態にありエラーと判定された場合は、測定モード切替部によって倣いプローブが引き返されるので、倣いプローブの破損等が防止されるとともに、測定不能に陥ることがなく、自動的に測定が継続される。
そして、エラー判定が生じる領域は、例えば被測定物の表面凹凸が大きいと考えられるので、正常に取得された最新のデータ位置まで倣いプローブが戻されて、さらに、例えば測定パラメータの一つである進行速度を低速に変更して倣い走査が再開されることにより、その後は適性な表面倣い走査が可能となる。
あるいは、エラー判定に応じて倣いプローブを引き返させた後、倣い制御ゲインやサーボ制御ゲインなどの制御パラメータを変更しても良く、これによって倣いプローブが押込超過や離脱状態となることを未然に防止できる。
ここで、エラー判定は、位置偏差と限界位置偏差との大小比較の他、経過時間や経過距離を考慮した比較、位置偏差の統計量に基づく比較、位置偏差の増加傾向や減少傾向に基づく比較等のいずれに基づいて判定しても良い。
なお、限界位置偏差は、基準位置の上側(プラス側)と下側(マイナス側)のいずれに設けても良く、両方に設けても良い。さらに限界位置偏差を複数設けても良い。
ここで、エラー判定は、位置偏差と限界位置偏差との大小比較の他、経過時間や経過距離を考慮した比較、位置偏差の統計量に基づく比較、位置偏差の増加傾向や減少傾向に基づく比較等のいずれに基づいて判定しても良い。
なお、限界位置偏差は、基準位置の上側(プラス側)と下側(マイナス側)のいずれに設けても良く、両方に設けても良い。さらに限界位置偏差を複数設けても良い。
ここで、倣い走査の経路の修正としては、例えば、位置偏差がマイナス側の限界位置偏差を下回った場合に、倣いプローブが押込超過と判断して経路を外側に所定量移動させ、位置偏差がプラス側の限界位置偏差を上回った場合に、倣いプローブが押込不足と判断して経路を内側に所定量移動させれば良い。あるいは形状データに基づいて所定量だけオフセットさせて生成した所定経路に対して、このオフセットを増加あるいは減少させて所定経路を再生成しても良い。
ここで、エラー判定は、位置偏差と限界位置偏差との大小比較の他、経過時間や経過距離を考慮した比較、位置偏差の統計量に基づく比較、位置偏差の増加傾向や減少傾向に基づく比較等のいずれに基づいて判定しても良い。
なお、限界位置偏差は、基準位置の上側(プラス側)と下側(マイナス側)のいずれに設けても良く、両方に設けても良い。さらに限界位置偏差を複数設けても良い。
ここで、例えば、位置偏差の大きさに応じて進行速度を調整する場合は、位置偏差の絶対値が大きくなった場合に進行速度を低減させ、位置偏差の絶対値が小さくなった場合に進行速度を増加させるのが良い。また、位置偏差の大きさに応じて制御ゲインを調整する場合は、位置偏差の絶対値が大きくなった場合に倣い制御ゲインあるいはサーボ制御ゲインを増加させ、位置偏差の絶対値が小さくなった場合に倣い制御ゲインあるいはサーボ制御ゲインを減少させるのが良い。いずれの場合も、倣いプローブの進行に伴う倣い制御の応答性が改善されるので、位置偏差の変動が少なくなり、安定かつ高速な走査が可能となる。
なお、位置偏差の大きさに応じてパラメータを調整する場合、必ずしも比例関係とする必要はなく、適切な相関関係をもって調整されればよく、例えば二次関数などの関数関係に基づいて進行速度が調整されても良い。また、位置偏差とパラメータ値との対応関係を記述したテーブルを予め備えておき、このテーブルに従ってパラメータを調整すれば、調整処理が高速化される。
例えば、被測定物表面の曲率半径が小さく、その結果、倣いプローブの進行速度が低減された場合に、さらに倣い制御ゲインやサーボ制御ゲインを増加させることによって、倣いプローブの被測定物表面の追従性能が向上する。つまり、被測定物表面の局所追従が正確に行えるようになり、例えば正確な小回りが利くようになる。
また、被測定物表面の曲率半径が大きく、その結果、倣いプローブの進行速度が増加された場合に、さらに倣い制御ゲインやサーボ制御ゲインを低下させることによって、倣いプローブの被測定物表面の追従安定性能が向上する。つまり、外乱の影響を低減して振動の少ない安定な倣いプローブの進行制御を行えるようになる。
また、指定領域のおけるサーボ制御パラメータが指定されている場合は、その指定領域内において、駆動制御手段では、指定されたサーボ制御パラメータに基づいて系を制御する。
この発明において、指定領域から離脱する際には、指定領域へ侵入する直前の各パラメータあるいは、所定の初期パラメータに戻しても良く、あるいは離脱時のパラメータをそのまま継続維持し、その後の適応測定制御条件に基づいてパラメータを決定あるいは調整するようにしてもよい。
例えば、倣いプローブの進行速度がVaからVbに更新された際には、進行速度をVaからVbに一気に切替えるのではなく、所定時間内に徐々に進行速度をVbに近づけていくことにより、制御系での不要な振動の発生を防止でき、その結果、移動手段での振動の発生を防止することが出来る。一般に移動手段に振動が発生すると、その振動が測定装置全体に伝播するので、その振動が収束するまでの間の倣い測定が不安定になりやすいが、本発明によって、このような不要な振動の発生を防止できるので、倣い測定した測定データの精度と信頼性が向上する。サーボ制御ゲインの更新などの際にも同様な効果を得ることができる。
なお、スムージング処理としては、例えば、進行速度の更新において、VaとVbの間を直線で補間して滑らかに行うほか、速度の変化率を序々に変更するようにしても良い。
また、複数のパラメータを移行させる際に、各々のパラメータのスムージング処理を独立して個別に行っても良いし、相互に同期してスムージング処理を行っても良い。
そして、倣い測定を制御する測定パラメータや制御パラメータが位置偏差の状態あるいは追従性の状態に応じて適切に決定あるいは調整される。
ここで、測定パラメータとしては、倣いプローブを進行させる進行速度や測定データを所定時間間隔あるいは所定距離間隔で取得するサンプリングピッチなどの各種パラメータが含まれてもよい。また制御パラメータとしては倣い制御パラメータとサーボ制御パラメータが含まれてもよく、倣い制御パラメータには倣いベクトル指令部において倣いベクトルを生成する際に倣い制御の追従性を決定する倣い制御ゲインが含まれてもよく、サーボ制御パラメータには駆動制御手段のサーボ制御ループにおける位置ループゲインや速度ループゲインなどのサーボ制御ゲイン、位相進みや位相遅れなどの位相補償要素あるいはフィードフォワード補償要素などが含まれてもよい。
また、例えば、位置偏差の変動が大きく、倣いプローブの追従が良好でなければ、測定開始時に設定された初期値のサンプリングピッチ、あるいはその後に調整されたサンプリングピッチが狭く調整され、倣いプローブの追従が良好であれば、同様にサンプリングピッチが広く決定あるいは調整されてもよい。このように、倣いプローブの追従性に応じてサンプリングピッチが決定あるいは調整されれば、形状解析に際して測定データが少なすぎて正確な形状解析ができないという事態を避けることができる。また、過剰に測定データを取得することもないので、適切な時間で倣い測定を実行することができ、測定時間が短縮される。
さらに、例えば、位置偏差の変動が大きく、倣いプローブの追従が良好でなければ、測定開始時に設定された初期値のサーボ制御ゲイン、あるいはその後に調整されたサーボ制御ゲインが高く調整され、位置偏差の変動が小さく、倣いプローブの追従が良好であれば、同様にサーボ制御ゲインが低く決定あるいは調整される。このように、位置偏差に基づいて倣いプローブの追従性を判定し、その判定結果に応じてサーボ制御ゲインや倣い制御ゲインなどが決定あるいは調整されれば、倣い測定に際して、駆動制御手段の追従性あるいは倣い制御の追従性が向上して倣いプローブの押込超過や被測定物表面からの離脱のエラーが生じにくくなり、あるいは、駆動制御手段の安定性が向上して、サンプリングされた測定データの精度が向上する。
また、倣いプローブの構成としては、測定子が被測定物表面に接触して、この接触状態(押込量等)が検出センサで検出される構成であってもよく、あるいは、測定子と被測定物表面とが非接触の状態で、測定子と被測定物表面との距離が検出センサで検出される構成であってもよい。このように測定子と被測定物表面との距離を検出する構成としては、例えば、測定子を電極板で構成して、測定子の電極板と被測定物表面とで構成されるコンデンサの静電容量を検出する静電容量検出型の測定子などが例として挙げられる。
また、倣い制御パラメータとして高さ方向や押込方向など複数のパラメータを有する場合は、個別にパラメータを決定あるいは調整しても良く、全パラメータについて共通的に決定あるいは調整しても良い。
このようにして倣いプローブが適応測定制御条件で適切に制御されるので、安定かつ高速に倣い測定が行える。
ここで、サーボとは狭義には位置または角度のフィードバックによるクローズドループ制御を指すが、本発明では、必ずしもクローズドループ制御でなくとも良く、例えばパルスモータなどを用いたオープンループ制御などであっても本発明の実施には問題がない。従って、所定精度での位置制御を行える系のパラメータをサーボ制御パラメータと称する。
そして、このプログラムを記録した記録媒体をコンピュータに直接あるいは間接に装填してプログラムをインストールしてもよく、記録媒体の情報を読み取る読取装置をコンピュータに外付けし、この読取装置からコンピュータにプログラムをインストールしてもよい。なお、プログラムは、インターネット、LANケーブル、電話回線等の通信回線や無線によってコンピュータに供給されてインストールされてもよい。
また、プログラムを記述する言語はどのようなものでも良く、アセンブラ、コンパイラあるいはテキスト形式、グラフィカル形式の別を問わず、言語処理状態としても、ソースコード、インタプリタ形式の中間コード、オブジェクトコードの別を問わない。
(第1実施形態)
[測定システムの構成]
本発明の第1実施形態として、三次元測定機を用いた表面倣い測定装置としての測定システムを図1に示す。
測定システム100は、三次元測定機1と、三次元測定機1の動作を手動操作する操作部3と、三次元測定機1の駆動制御を実行するモーションコントローラ4と、モーションコントローラ4に所定の指令を与えるとともに被測定物Wの形状解析等の演算処理を実行するホストコンピュータ5と、測定条件等を入力する入力手段7と、測定結果を出力する出力手段6と、を備えている。
駆動機構12は、Ym軸方向へスライド可能に設けられた門型フレーム121のビーム122をXm方向へスライド移動するように設けられZm軸方向にガイドを有するコラム123を備えており、このコラム123内でスピンドル124がZm軸方向にスライド可能に設けられている。そして、スピンドル124の下端で倣いプローブ2が保持されている。
ここで、駆動機構12のXm軸方向、Ym軸方向、Zm軸方向によりマシン座標系が規定されている(図1参照)。
駆動機構12のXm軸、Ym軸、Zm軸は互いに直交する駆動軸であり、門型フレーム121、コラム123およびスピンドル124によりスライド部材が構成されている。
駆動センサ13は、図示しないが、門型フレーム121のYm方向への移動を検出するYm軸センサと、コラム123のXm方向への移動を検出するXm軸センサと、スピンドル124のZ方向への移動を検出するZm軸センサと、を備えている。駆動センサ13による検出結果はモーションコントローラ4を経由してホストコンピュータ5に出力される。
支持部23は、互いに直交方向に移動可能なxpスライダ、ypスライダおよびzpスライダを有するスライド機構(不図示)と、スライド機構の各軸方向の変位量を検出するとともに検出した変位量を出力するプローブセンサ24(図3参照)とを備えている。スタイラス21はスライド機構によって支持部23に対して一定の範囲内でスライド可能に支持されているとともに原点に向けて復帰するように所定圧力で付勢されている。
プローブセンサ(検出部)24は、特に図示しないが、スタイラス21のXp方向への移動を検出するXp方向センサと、スタイラス21のYp方向への移動を検出するYp方向センサと、スタイラス21のZp方向への移動を検出するZp方向センサと、を備えている。プローブセンサ24によって検出されたスタイラス21の変位量はモーションコントローラ4を経由してホストコンピュータ5に出力される。
また、図2に示されるように、定盤11上に載置される被測定物Wの面Sを基準としてワーク座標系が規定される。ワーク座標系は、例えば、被測定物Wの所定の面S上における指定の3点によって決められる平面内で互いに直交する方向をXw方向およびYw方向、この平面の法線をZw方向として規定される。
モーションコントローラ4は、三次元測定機1の駆動量を計数するカウンタ部41と、所定の座標系を設定する座標系設定部42と、倣いプローブ2を被測定物表面に倣って移動させるベクトル指令を出力する倣いベクトル指令部44と、倣いベクトル指令部44からの倣いベクトル指令に応じて駆動機構(移動手段)12を駆動制御する駆動制御回路(駆動制御手段)45と、を備えて構成されている。
自律倣いベクトル生成部441は、倣いプローブ2が進行する方向のベクトルを生成する進行方向ベクトル生成部442と、被測定物Wに対する押込方向(被測定物表面の法線方向)のベクトルを生成する押込方向ベクトル生成部443と、測定対象領域として規定される高さからの偏差方向のベクトルを生成する高さ方向ベクトル生成部444と、進行方向ベクトル、押込方向ベクトルおよび高さ方向ベクトルを合成して自律倣いベクトルを生成するベクトル合成部445と、を備える。
また、進行方向ベクトル生成部442は、進行方向の速度を調整する進行速度調整部442Aを有し、押込方向ベクトル生成部443は、押込方向の押込制御ゲインを調整する押込制御ゲイン調整部443Aを有する。
進行方向ベクトル生成部442は、進行速度Vsと進行方向の単位ベクトルPuとを合成して進行方向ベクトルVPを生成する。ここで、Zuは、Z方向の単位ベクトルであり、Eは、プローブの押込方向のベクトル(倣いプローブの出力値に等しい)である。
ここで、Chは、現在の倣いプローブ2の高さ位置であり、Zhは、測定領域として指定される固定されたZ座標値である。
また、Vhは、高さ方向の制御ゲインである。
なお、(Xu,Zu)は内積を表す。
ここで、押込制御ゲインVeや高さ制御ゲインVhは倣い制御パラメータを構成する。
なお、進行速度Vsは、進行速度調整部442Aにおいて押込ずれαおよび高さずれγに基づいて制御されてもよく、押込ずれαに基づいて決定される速度因子SPEと、高さずれγに基づいて決定される速度因子SPHとのうちいずれか小さい方が速度因子SPDとして進行速度VSに乗算される。
ここで、図6に押込量Eと速度因子SPEとの関係を示し、図7に高さずれγと速度因子SPHとの関係を示す。なお、図6中の横軸は押込量Eであるところ、押込量Eと基準押込量E0との関係から押込ずれαに換算することは容易である。詳細な説明は割愛するが、押込ずれαおよび高さずれγが大きくなると、進行速度VSは小さくなるように調整されることになる。
このような速度因子SPDによる速度制御を加味した進行方向ベクトルVPは次のように表される。なお、θは、Z座標が一定値で固定された平面Sの法線とスタイラス21とのなす角である。
表面性状判定手段542は、制御サンプリング点記憶部521に記憶されたデータのばらつきから表面性状を判定し、例えば、現在の走査地点から数点(例えば5点)の範囲内において、この数点を直線回帰した線から各データ点までの距離に基づいて表面粗さを判定する。判定としては、距離の最大値が所定閾値を超える場合には「粗い」とし、距離の最大値が所定閾値以内である場合には「平滑」と判断するなどのパターンが例として挙げられる。判定の結果は、進行速度決定部544およびサンプリングピッチ決定部546に出力される。
ここで、曲率半径の算出にあたっては、例えば、走査地点から数点(例えば5点)の範囲内において、この数点から選ばれた任意の三点を通る円の半径を走査地点における曲率半径とみなしてもよい。あるいは、走査地点から数点(例えば5点)の範囲内においてデータ点を低域フィルタで処理した平滑化曲線を求め、この平滑化曲線に基づいて現在の走査地点での曲率半径を算出してもよい。すなわち、走査地点における平滑化曲線の2階微分係数の逆数を算出すればよい。または、平滑化曲線に基づいて制御サンプリング点のそれぞれにおける曲率半径を算出して、これら各制御サンプリング点における曲率半径の平均値を現在の走査地点における曲率半径とみなしてもよい。
算出された曲率半径は、進行速度決定部544およびサンプリングピッチ決定部546に出力される。
進行速度決定部544は、まず、曲率半径算出手段543で算出された曲率半径Rに対して進行速度参照テーブル545に設定された進行速度(曲率半径に基づく進行速度)を読み出し、続いて、表面性状判定手段542での判定結果に応じて、進行速度参照テーブル545から読み出した速度(曲率半径に基づく進行速度)を調整する。例えば、表面性状判定手段542により「粗い」という判定がなされた場合には、曲率半径に基づく進行速度に対して調整係数ε(ε<0.5)を乗算し、表面性状判定手段542により「平滑」という判定がなされた場合には、曲率半径に基づく進行速度に対して調整係数ζ(0.5≦ζ<1)を乗算する。なお、調整係数εやζの値は適宜設定されればよい。進行速度決定部544で決定された進行速度は、自律倣いベクトル生成部441(具体的には進行方向ベクトル生成部442)に出力される。
なお、図15に、曲率半径が変化するに応じて進行速度Vが調整される様子を示す。
サンプリングピッチ決定部546は、まず、曲率半径算出手段543で算出された曲率半径Rに対してサンプリングピッチ参照テーブル547に設定されたサンプリングピッチ(曲率半径に基づくサンプリングピッチ)を読み出し、続いて、表面性状判定手段542での判定結果に応じて、曲率半径Rに基づくサンプリングピッチを調整する。例えば、表面性状判定手段542により「粗い」という判定がなされた場合には、曲率半径に基づくサンプリングピッチに対して調整係数κ(κ<0.5)を乗算し、表面性状判定手段542により「平滑」という判定がなされた場合には、曲率半径に基づくサンプリングピッチに対して調整係数λ(0.5≦λ<1)を乗算する。なお、調整係数κやλの値は適宜設定されればよい。
そして、サンプリングピッチ決定部546は、調整されたサンプリングピッチを測定データ記憶部522に出力するとともに、サンプリングピッチよりも短い制御サンプリングピッチを併せて測定データ記憶部522に出力する。
なお、制御サンプリングピッチのピッチ幅は特に限定されないが、例えば、サンプリングピッチの5分の1とすることが例として挙げられる。
なお、図16に、曲率半径に応じてサンプリングピッチが調整される様子を示す。
ここで、基準押込量(基準位置)は、倣い走査にあたって倣いプローブ2を被測定物表面に押し込む量であって、押込量(相対位置)|E|は、プローブカウンタ415での検出値(Xp、Yp、Zp)に対して次の式で与えられる。
次に、表面倣い測定方法を、図11〜図14のフローチャートを参照して説明する。また、図15および図16に倣いプローブ2が被測定物表面を倣い走査する様子を示す。
表面倣い測定方法は、図11のフローチャートに示されるように、測定モードを選択したり測定条件を入力する初期選択工程(ST100)と、測定システム100による倣い測定によって測定データを取得する倣い測定工程(ST200)と、測定で取得された測定データに基づいて被測定物の形状解析を行う工程(ST300)と、を備えている。なお、形状解析された結果は、出力手段6により出力される。
まず、図12のフローチャートを参照して初期選択工程(図11、ST100)について説明する。
ST101において、入力手段7からの入力操作により自律倣いモードを選択する。このように自律倣いモードが選択されると、自律倣いベクトル生成部441により自律倣いベクトルが生成され、この自律倣いベクトルの指令により倣いプローブ2が自律的に被測定物表面を倣い走査する。
ST102において、進行速度自動決定モードを選択(ON)し、続いてST103において、サンプリングピッチ自動決定モードを選択(ON)する。進行速度自動決定モードの選択により、進行速度決定部544で決定される進行速度に基づく自律倣い測定が行われ、サンプリングピッチ自動決定モードの選択により、サンプリングピッチ決定部546で決定されるサンプリングピッチで測定データの取得が行われることになる。
ST105において、測定条件(測定パラメータ)を入力する。入力する測定条件としては、倣いプローブ2の基準押込量や初期進行速度、初期サンプリングピッチ、測定範囲などが例として挙げられる。
また、図示しないサーボ制御パラメータや倣い制御パラメータなどを入力しても良い。
ここで入力された各種初期測定パラメータや初期制御パラメータは、初期値として測定条件決定部54へ与えられるとともに、駆動機構12を制御するための制御ゲインなどのサーボ制御パラメータは駆動制御回路45に設定される。
ここで、測定範囲としては、一定高さ(Zw座標値を固定)で倣い測定する場合にこの固定されるZw座標値を測定範囲として入力することが例として挙げられる。
ST106において、指定領域を入力するとともに、この指定領域を倣い測定する場合の条件として指定速度および指定サンプリングピッチを入力する。指定領域としては、例えば、図15のような測定領域に対して、X1〜X2の範囲を指定領域として指定することが例示される。
また、指定領域における各種制御パラメータを入力してもよい。
図13のフローチャートを参照して、倣い測定工程(ST200)について説明する。また、図15において、被測定物表面の曲率半径に基づいて進行速度が調整される様子を示し、図16において被測定物表面の曲率半径に基づいてサンプリングピッチが調整される様子を示す。
ST201において、倣いプローブ2を被測定物Wの測定開始点に移動させる(アプローチ工程)。このような動作は、入力手段7により測定開始点を入力して、この測定開始点に向けて倣いプローブ2が移動されるとしてもよく、あるいは、操作部3のジョイスティック32による手動操作によって倣いプローブ2を測定開始点に移動させるとしてもよい。
ST203において、初期倣い走査中(ST202)に制御サンプリング点が取得されて制御サンプリング点記憶部521に記憶されていく。
ST204において、制御サンプリング点として5点がサンプリングされたか判断されて、5つの制御サンプリング点が取得されていれば(ST204:YES)、次にST205およびST206において、表面状態判定手段541により表面状態の判定が行われる。
ST205においては、取得された5つの制御サンプリング点に基づいて表面性状判定手段542により表面性状判定が行われる。これは、前述のように、制御サンプリング点のばらつきから走査地点における被測定物表面の性状が「粗い」あるいは「平滑」と判定され、判定の結果は、進行速度決定部544およびサンプリングピッチ決定部546にそれぞれ出力される。
ST206においては、取得された5つの制御サンプリング点に基づいて曲率半径算出手段543により、走査地点における被測定物表面の曲率半径が算出され、算出された曲率半径は進行速度決定部544およびサンプリングピッチ決定部546にそれぞれ出力される。
ST208において、サンプリングピッチ決定部546により倣い測定のサンプリングピッチが決定される。すなわち、曲率半径算出手段543で算出された曲率半径に対応するサンプリングピッチがサンプリングピッチ参照テーブル547(図10参照)から読み出される。そして、この曲率半径に基づくサンプリングピッチが表面性状判定(ST205)に基づいて調整され、倣い測定のサンプリングピッチが決定される。決定されたサンプリングピッチは、測定データ記憶部52に出力されるとともに、サンプリングピッチよりも短いピッチ(例えばサンプリングピッチの5分の1ピッチ)が制御サンプリングピッチとして測定データ記憶部52に出力される。
すなわち、進行方向ベクトル生成部442において進行方向ベクトルVPを生成するにあたって、進行速度Vsを進行速度決定部544で決定された進行速度とする。そして、進行速度決定部544で決定された進行速度Vsに対して、押込ずれや高さずれに応じて速度因子SPDが乗算されて進行速度が調整される。また、押込方向ベクトル生成部443の押込制御ゲイン調整部443Aにより、進行速度Vsに応じて押込制御ゲインVeが調整され、例えば、進行速度Vsが小さいときには押込制御ゲインが大きく設定される。なお、自律倣いベクトル生成部441にて生成された倣いベクトルがワーク座標系上のベクトルである場合には、所定の変換マトリクスによってマシン座標系上のベクトルに変換される。
図15において、曲率半径が変化するに伴って倣い速度が調整される様子を示す。すなわち、曲率半径が比較的大きい領域では速い速度(V3)で倣い走査が行われるのに対して、曲率半径が小さい領域では遅い速度(V1)で倣い走査され、さらに、曲率半径が非常に小さい領域では非常に遅い速度(V2)で倣い走査が行われる。
次に、ST213において、指定領域判断部53により走査地点が指定領域であるかの判断が行われる。すなわち、走査地点が測定条件記憶部55に入力された指定領域であるか判断されて、指定領域外である場合(ST213:YES)には、そのまま倣い走査が継続される。
ST214において、現在の走査地点が前回のサンプリング点からサンプリングピッチだけ進んでいるか判断されて、サンプリングピッチを満たす場合(ST214:YES)には、測定サンプリング点としてカウンタ部41の出力値が測定サンプリング点記憶部522に記憶される。
図16において、曲率半径が変化するに伴ってサンプリングピッチおよび制御サンプリングピッチが調整される様子を示す。すなわち、曲率半径が比較的大きい領域では広いサンプリングピッチ(L3)で測定点の取得が行われるのに対して、曲率半径が小さい領域では比較的狭いサンプリングピッチ(L1)で測定点の取得が行われ、さらに、曲率半径が非常に小さい領域では非常に狭いサンプリングピッチ(L2)で測定点の取得が行われる。
ST212において、エラー判定がある場合(ST212:NO)には、エラー判定部51のリトライ動作指令部511からリトライ指令が倣いベクトル指令部44に出力され、リトライ動作(ST217)が実行される。
エラー判定(ST212:NO)に基づいて、リトライ動作が指令されると、ST219において、倣いベクトル指令部44は測定データ記憶部522に記憶された測定データを読み出す。読み出すデータとしては、エラー判定(ST212:NO)がでる以前に取得された測定データ(制御サンプリング点あるいは測定サンプリング点)であり、正常に取得された最新の測定データとしてもよく、あるいはそれ以上に数点遡るデータとすることが例として挙げられる。
ST220において、自律倣いベクトル生成部441によりリトライベクトルが生成される。リトライベクトルは、現時点の座標から引き返す座標値に向けて倣いプローブ2を移動させるベクトルである。そして、このリトライベクトルによって倣いプローブを引き返させる。
続いて、ST221において、進行方向ベクトル生成部442における進行速度VSが低減される。すなわち、進行速度決定部544によって現在設定されている進行速度が低減される。なお、低減率としては例えば50%程度にすることが例として挙げられる。
このように倣いプローブ2の位置が引き返されるとともに進行速度が低減された後、ST209に戻って倣い走査が再び実行される。
この際、指定領域内におけるサーボ制御パラメータが設定されている場合は、該当パラメータが読み出されて駆動制御回路45で設定済のパラメータと置換えられる。
また、指定領域内における押込制御ゲインが設定されている場合は、その値が読み出され、倣いベクトル指令部44ではその値に基づいて倣いベクトルが算出される。
なお、指定領域内から指定領域外へ離脱したと判断された場合は、指定領域内へ進入する直前の各測定パラメータとサーボ制御パラメータに戻される。この際、一または複数のパラメータを初期測定パラメータや初期サーボ制御パラメータに戻してもよい。
図15および図16において、指定領域X1〜X2に関しては、指定された進行速度VSおよび指定されたサンプリングピッチLSにより倣い走査と測定データの取得が行われる。
ST214において、現在の走査地点が前回の測定点からサンプリングピッチだけ進んでいない場合(ST214:NO)には、現在の測定条件(進行速度およびサンプリングピッチ)を保ったままで倣い走査が継続される。
ST216において、終了条件を満たしていない場合(ST216:NO)には、ST205に戻って、進行速度およびサンプリングピッチを更新して自律倣いベクトルを生成したうえで倣い走査が継続される。
(1)自律倣いベクトル生成部441によって生成される自律倣いベクトルによって被測定物表面を探索しながら表面倣い走査が行われるので、形状未知の被測定物に対して表面倣い測定が可能となる。そして、測定条件決定部54によって倣いプローブ2の進行速度やサンプリングピッチなどの測定パラメータあるいは制御パラメータが時々刻々と調整されるので、形状未知の被測定物に対して常に最適の倣い条件(適応測定制御条件)で倣い走査が行われ、かつ、最適の数の測定データが取得される。すなわち、形状未知の被測定物に対して最短時間の倣い走査が可能となり、さらに、過不足ない最適な数の測定データに基づいて形状解析が可能となる。
また、曲率半径が小さいところでは進行速度が低速に調整されるので、倣いプローブ2の押込超過や離脱などのエラーが生じにくくなり、スムーズに倣い走査が実行される。その結果、押込超過や離脱などのエラーで測定が中止されることがなくなるので測定時間が短縮されるとともに、倣いプローブ2の破損が防止される。
次に、本発明の表面倣い測定装置および表面倣い測定方法に係る第2実施形態について説明する。
第2実施形態の基本的構成は第1実施形態と同様であるが、第2実施形態が特徴とするところは、軌道倣い走査を行う点にある。
図17に第2実施形態の機能ブロック図を示す。
図17において、ホストコンピュータ5は、軌道生成部58を備えているとともに、測定条件記憶部55には被測定物Wの形状データが入力される。また、ホストコンピュータ5は、エラー判定部51を備え、エラー判定部51はモード移行指令部512を備えている。
モーションコントローラ4は、倣いベクトル指令部44を備え、倣いベクトル指令部44は、図18に示されるように軌道倣いベクトル生成部447を備えている。
軌道生成部58は、測定条件記憶部55に記憶された被測定物Wの設計データに基づいて倣いプローブ2が倣い走査する軌道を演算処理により算出して生成する。算出された軌道の一例を図19に示す。図19において、測定対象となる被測定物の輪郭形状に対し、被測定物表面の法線方向へ向けて倣いプローブ2の接触部22の半径分だけオフセットした軌道が算出される。なお、オフセットさせる量については、倣いプローブ2の接触部22の半径としてもよく、あるいは、接触部22の半径から基準押込量を減算した見かけの半径(測定オフセット値)としてもよい。
ここで、軌道生成部58は、倣い走査中に設計データを先行して数点ずつ読み取ってリアルタイムで軌道生成を行う。すなわち、軌道生成部58は、測定条件記憶部55に記憶された設計データのうち現在の走査地点から先行する数点ずつを順次読み出して軌道生成を行う。生成された軌道は、順次、倣いベクトル指令部44に出力される。
まず、ST501で倣いプローブを被測定物にアプローチさせて、倣い測定を開始させる。すると、ST502において、軌道生成部58によって測定条件記憶部55から形状データが先行して読み出され、ST503において軌道生成が行われ、生成された軌道が倣いベクトル指令部44に出力される。
ST504において、軌道倣いベクトル生成部447で生成される軌道倣いベクトルに基づいて倣いプローブ2による倣い走査が実行される。なお、初期段階においては、予め測定条件記憶部55に記憶された初期進行速度に従って倣い走査が行われればよい。
自律倣いモードへ移行した後、どの時点で再び軌道倣いモードに復帰させるかの点についても、エラー判定部(相対位置判定部)51の限界比較判定結果に応じてモード切替制御を行うことが出来る。例えば、位置偏差の限界位置偏差超過状態が解消され、その後位置偏差の単位時間あたり、あるいは単位距離あたりの変動幅が所定値内に収まった時点で、自律倣いモードから軌道倣いモードへ切替えることができる。この理由は、自律倣いモードにおける位置偏差の変動幅が小さい場合には、倣いプローブの追従性が良好であると考えられ、その結果、被測定物の表面状態が比較的平坦であることが推測される。従って、この走査位置では、軌道倣いモードへ復帰させても、安定な軌道倣いが可能と判断できる。
(9)軌道生成部58により先行して読み出した形状データに基づいて軌道が生成され、この軌道に沿って倣い走査が実行されるので、自律倣い走査する場合に比べて進行方向や押込方向を逐次算出する必要がなくなり、倣い走査の速度が高速化される。さらに、軌道生成部58で生成された軌道によって被測定物表面の曲率半径(表面状態)の変化が予測されるので、倣いプローブ2の押込超過や離脱といったエラーが防止される。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。
第3実施形態の基本的構成は第2実施形態に同様であるが、第3実施形態が特徴とするところは、軌道生成手段が軌道修正部を備えている点にある。
図22に、第3実施形態の機能ブロック図を示す。図22において、モーションコントローラ4は、倣いベクトル指令部44を備えているところ、倣いベクトル指令部44は、自律倣いベクトル生成部を備えずに軌道倣いベクトル生成部447を備えている。また、ホストコンピュータ5において、エラー判定部(相対位置判定部)51は軌道修正指令部(測定モード切替部)513を備え、軌道生成部58は軌道修正部581を備えている。
軌道修正指令部513は、エラー判定部51によるエラー判定があった場合に軌道生成部58に向けて軌道修正の指令を出力する。軌道修正部581は、軌道修正指令を受けた場合に、エラー判定が生じたときの押込量の過少あるいは超過に基づいて軌道生成部58で生成される軌道(所定経路)を修正させる。軌道修正にあたっては、測定対象となる被測定物の輪郭形状から法線方向にオフセットさせて軌道生成が行われるところ、このオフセット量を調整することが例として挙げられる。
ここで、軌道倣い走査(ST611)で取得された制御サンプリング点に対してエラー判定が行われ(ST613)、エラー判定があった場合(ST613:NO)には、ST617において軌道修正部による軌道修正が行われる。軌道修正が行われると、修正された軌道に基づいて軌道倣いベクトル生成部447で軌道倣いベクトルが生成される。そして、軌道倣いベクトル生成部447で生成されたベクトルに基づいて倣い走査(ST611)が継続される。
(12)エラー判定があった場合に、軌道修正部581により軌道が修正されるので、被測定物の設計データと実際の形状とで異なる部分があった場合でも適宜軌道が修正されて軌道倣いが続行される。従って、高速度が維持された状態で倣い走査が行われることとなり、測定時間が短縮される。また、エラー判定があった場合には倣いプローブ2の押込量の過多、過少に基づいて軌道が修正されるので、押込超過や離脱などで倣いプローブ2が破損される可能性が小さくなり、測定も滑らか行われる。
第1実施形態(図3、図8)においては、被測定物の表面状態の判定結果に基づいて測定パラメータとしての進行速度とサンプリングピッチを決定して現在の値を決定して調整する例を説明したが、これに限らず、表面状態の判定結果に基づいて、押込制御ゲインなどの倣い制御パラメータや、駆動制御回路45に設定されるサーボ制御ゲインなどの各種のサーボ制御パラメータを決定して調整してもよい。さらに、倣いプローブ押込みの基準位置や限界位置偏差などのパラメータを修正してもよい。
また、上記実施形態においては、被測定物の表面状態の判定結果に基づいて測定パラメータなどを決定して調整する例を示したが、これに限らず、表面状態の判定結果にはよらずに測定パラメータや制御パラメータについて適応測定制御条件を決定することもできる。
すなわち、図3において、エラー判定部(相対位置判定部)51において求められた位置偏差に応じて測定パラメータおよび制御パラメータを決定あるいは調整してもよい。この場合、例えば、位置偏差の絶対値が所定値を越えた場合に進行速度を低減させ、あるいは倣い制御ゲインやサーボ制御ゲインを増大させることによって、倣いプローブの走査追従性能が向上するので、相対位置を基準位置を中心とする所定範囲内に保つことが容易になる。また、位置偏差の絶対値が所定値内に収まれば、進行速度を増加させ、あるいは倣い制御ゲインやサーボ制御ゲインを低下させればよい。これによって、倣いプローブの被測定物表面への押込超過や押込不足、あるいは倣いプローブの被測定物表面からの離脱などの異常を事前に防止することができ、安定かつ高速な倣い走査が行える。
上記実施形態においては、進行速度とサンプリングピッチの両者を自動で決定するとしたが、進行速度自動決定モードを選択しなかったり(OFF)、あるいは、サンプリングピッチ自動決定モードを選択しなく(OFF)てもよく、この場合には、指定された速度およびピッチで測定が行われることになる。
また、指定領域の内外を判定して指定領域内ではあらかじめ指定された指定速度へ切替える際においても、進行速度を同様に穏やかに変化させても良く、更に指定領域の内から外への進行の際においても、指定速度からし進行速度へ緩やかに変化させても良い。
また、進行速度参照テーブル545には曲率半径に応じた進行速度が記憶され、サンプリングピッチ参照テーブル547にはサンプリングピッチが記憶されているとしたが、進行速度参照テーブル545には曲率半径に応じた速度調整係数が記憶され、サンプリングピッチ参照テーブル547には曲率半径に応じたサンプリングピッチ調整係数が記憶されていてもよい。そして、これら調整係数が基準進行速度あるいは基準サンプリングピッチに乗算されることにより、曲率半径に応じた進行速度あるいはサンプリングピッチの調整が実現されてもよい。
上記実施形態において、図13のST217におけるリトライ動作の回数は制限していないが、これを所定回数に制限し、この所定回数を越えた場合に警報を出力して測定動作を停止させても良い。
また、図21の説明において、軌道倣い状態でST513においてエラー判定された場合に自律倣いが行われる例を示したが、例えば、所定時間後あるいは所定回数のエラー判定でエラーがない場合に、自律倣いから再び軌道倣いに切替えるようにしても良い。
また、倣いプローブの測定原理については、特に制限はなく、アナログ式あるいはデジタル式の検出センサを用いた接触式プローブや、音響式、静電容量式、電磁誘導式あるいは光学式検出センサーを用いた非接触式プローブなどのいずれにおいても本発明を実施できる。
さらに、検出センサを備えた測定器が被測定物に沿って相対移動することによって被測定物表面を走査して測定する例を示したが、これに限らず、被測定物の表面性状(輪郭、形状、真円度、うねり、粗さなど)を測定できる倣いプローブであれば、必ずしも測定器を被測定物に沿って相対移動させるものでなくても良い。
Claims (14)
- 被測定物表面の法線方向に沿った前記被測定物表面との相対位置を検出する検出部を有するとともに、前記検出部と前記被測定物表面との前記相対位置が予め設定された基準位置を中心とする所定範囲内に保たれる状態で前記被測定物表面を倣い走査する倣いプローブと、
前記倣いプローブを移動させる移動手段と、
前記検出部の出力および前記移動手段の駆動量を所定のサンプリングピッチでサンプリングして測定データとして記憶する測定データ記憶部と、
前記測定データに基づいて前記被測定物表面の表面状態を判定する表面状態判定手段を含み、前記表面状態の判定結果に応じて、前記倣いプローブを進行させる進行速度と前記サンプリングピッチとを含む測定パラメータおよび制御ゲインを含む制御パラメータのうちの少なくとも一のパラメータを決定あるいは調整して適応測定制御条件を決定する測定条件決定部と、
前記進行速度に応じて前記倣いプローブを進行させる倣いベクトルを指令する倣いベクトル指令部と、
前記倣いベクトルと前記制御パラメータに従って前記移動手段を駆動制御する駆動制御手段と、を備える
ことを特徴とする表面倣い測定装置。 - 請求項1に記載の表面倣い測定装置において、
前記表面状態は、前記倣いプローブの進行方向に沿った前記被測定物表面の表面方向変化率、曲率半径、粗さ、うねりの少なくともいずれかである
ことを特徴とする表面倣い測定装置。 - 請求項1または請求項2に記載の表面倣い測定装置において、
前記相対位置の前記基準位置に対する位置偏差を求める相対位置判定部を更に備え、
前記相対位置判定部での判定結果に応じて測定モードを切替える測定モード切替部を更に備えたことを特徴とする表面倣い測定装置。 - 請求項3に記載の表面倣い測定装置において、
前記相対位置判定部は更に前記位置偏差と限界位置偏差との限界比較判定を行ない、
前記測定モード切替部は、前記限界比較判定の判定結果に応じて、前記倣いプローブを前記測定データ記憶部に記憶された過去の測定データの位置に引き返させるとともに、前記測定パラメータあるいは前記制御パラメータのうちの少なくとも一のパラメータを変更する
ことを特徴とする表面倣い測定装置。 - 請求項3に記載の表面倣い測定装置において、
予め入力された被測定物の形状データに基づいて倣い走査する所定経路を生成する軌道生成部を備え、
前記倣いベクトル指令部は、現時点の前記相対位置に基づいて次の倣いベクトルを自動生成する自律倣いベクトル生成部と、前記軌道生成部で生成された前記所定経路に沿って前記倣いプローブを倣い走査させる倣いベクトルを生成する軌道倣いベクトル生成部と、を備え、
前記相対位置判定部は更に前記位置偏差と限界位置偏差との限界比較判定を行ない、
前記測定モード切替部は、前記限界比較判定の判定結果に応じて、前記軌道倣いベクトル生成部による軌道倣いと前記自律倣いベクトル生成部による自律倣いとの切替制御を行う
ことを特徴とする表面倣い測定装置。 - 請求項3に記載の表面倣い測定装置において、
予め入力された被測定物の形状データに基づいて倣い走査する所定経路を生成する軌道生成部を備え、
前記倣いベクトル指令部は、前記軌道生成部で生成された前記所定経路に沿って前記倣いプローブを倣い走査させる倣いベクトルを生成する軌道倣いベクトル生成部を備え、
前記相対位置判定部は更に前記位置偏差と限界位置偏差との限界比較判定を行ない、
前記測定モード切替部は、前記限界比較判定の判定結果に応じて、前記所定経路を修正する
ことを特徴とする表面倣い測定装置。 - 請求項3から請求項6のいずれかに記載の表面倣い測定装置において、
前記測定モード切替部は、前記位置偏差に応じて前記測定パラメータおよび前記制御パラメータの少なくとも一を調整する
ことを特徴とする表面倣い測定装置。 - 請求項1から請求項7のいずれかに記載の表面倣い測定装置において、
前記測定条件決定部は、前記進行速度に応じて前記制御パラメータを調整する
ことを特徴とする表面倣い測定装置。 - 請求項1から請求項8のいずれかに記載の表面倣い測定装置において、
予め設定入力される指定領域とともにこの指定領域内での測定条件として、前記測定パラメータおよび前記制御パラメータのうちの少なくとも一のパラメータを記憶する測定条件記憶部と、
前記倣いプローブによる現在の走査地点が前記指定領域内にあるかを判断する指定領域判断部と、を備え、
前記指定領域判断部において現在の走査地点が前記指定領域内であると判断された場合に、
前記倣いベクトル指令部は前記測定条件記憶部に記憶されたパラメータに基づいて前記倣いベクトルを指令するとともに、前記測定データ記憶部は前記測定条件記憶部に記憶されたパラメータに基づいて前記測定データをサンプリングする
ことを特徴とする表面倣い測定装置。 - 請求項1から請求項9のいずれかに記載の表面倣い測定装置において、
前記測定パラメータおよび前記制御パラメータが決定あるいは調整によって更新された際に、この更新されたパラメータの旧値から新値への移行を滑らかに行う
ことを特徴とする表面倣い測定装置。 - 被測定物表面の法線方向に沿った前記被測定物表面との相対位置を検出する検出部を有するとともに、前記検出部と前記被測定物表面との前記相対位置が予め設定された基準位置を中心とする所定範囲内に保たれる状態で前記被測定物表面を倣い走査する倣いプローブと、
前記倣いプローブを移動させる移動手段と、
前記検出部の出力および前記移動手段の駆動量を所定のサンプリングピッチでサンプリングして測定データとして記憶する測定データ記憶部と、
前記相対位置の前記基準位置に対する位置偏差を求める相対位置判定部と、
前記位置偏差に応じて、前記倣いプローブを進行させる進行速度と前記サンプリングピッチとを含む測定パラメータおよび制御ゲインを含む制御パラメータのうちの少なくとも一のパラメータを決定あるいは調整して適応測定制御条件を決定する測定条件決定部と、
前記進行速度に応じて前記倣いプローブを進行させる倣いベクトルを指令する倣いベクトル指令部と、
前記倣いベクトルと前記制御パラメータに従って前記移動手段を駆動制御する駆動制御手段と、を備える
ことを特徴とする表面倣い測定装置。 - 被測定物表面の法線方向に沿った前記被測定物表面との相対位置を検出する検出部を有するとともに、前記検出部と前記被測定物表面との前記相対位置が予め設定された基準位置を中心とする所定範囲内に保たれる状態で前記被測定物表面を倣い走査する倣いプローブを移動手段によって移動させて被測定物表面を倣い測定する表面倣い測定方法であって、
前記検出部の出力および前記移動手段の駆動量を所定のサンプリングピッチでサンプリングして測定データとして記憶する測定データ記憶工程と、
前記測定データに基づいて前記被測定物表面の表面状態を判定する表面状態判定工程および前記相対位置の前記基準位置に対する位置偏差を求める相対位置判定工程の少なくともいずれかの工程と、
前記表面状態判定工程の判定結果あるいは前記相対位置判定工程の判定結果に応じて、前記倣いプローブを進行させる進行速度と前記サンプリングピッチとを含む測定パラメータおよび制御ゲインを含む制御パラメータのうちの少なくとも一のパラメータを決定あるいは調整して適応測定制御条件を決定する測定条件決定工程と、
前記測定条件決定工程での決定に応じて前記倣いプローブを進行させる倣いベクトルを指令する倣いベクトル指令工程と、
前記倣いベクトルと前記制御パラメータに従って前記移動手段を駆動制御する駆動制御工程と、を備える
ことを特徴とする表面倣い測定方法。 - 被測定物表面の法線方向に沿った前記被測定物表面との相対位置を検出する検出部を有するとともに、前記検出部と前記被測定物表面との前記相対位置が予め設定された基準位置を中心とする所定範囲内に保たれる状態で前記被測定物表面を倣い走査する倣いプローブを移動手段によって移動させて被測定物表面を倣い測定する表面倣い測定装置にコンピュータを組み込んで、このコンピュータを、
前記検出部の出力および前記移動手段の駆動量を所定のサンプリングピッチでサンプリングして測定データとして記憶する測定データ記憶部と、
前記測定データに基づいて前記被測定物表面の表面状態を判定する表面状態判定手段および前記相対位置の前記基準位置に対する位置偏差を求める相対位置判定部の少なくともいずれかと、
前記表面状態判定手段の判定結果あるいは前記相対位置判定部の判定結果に応じて、前記倣いプローブを進行させる進行速度と前記サンプリングピッチとを含む測定パラメータおよび制御ゲインを含む制御パラメータのうちの少なくとも一のパラメータを決定あるいは調整して適応測定制御条件を決定する測定条件決定部と、
前記測定条件決定部での決定に応じて前記倣いプローブを進行させる倣いベクトルを指令する倣いベクトル指令部と、
前記倣いベクトルと前記制御パラメータに従って前記移動手段を駆動制御する駆動制御手段と、して機能させる
ことを特徴としたコンピュータ読取可能な表面倣い測定プログラム。 - 請求項13に記載の表面倣い測定プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
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